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        矿用聚乙烯管材性能
        发布时间:2019-11-14   查看次数:1152

        矿用聚乙烯管材性能、施工、MT标准及检测项目

        产品简介

        矿井下聚乙烯管道是一种抗静电,抗阻燃,抗冲击、耐腐蚀、耐磨损、不结垢、耐老化的煤矿用高性能管材。用于矿井下抽放瓦斯,正压通风,负压通风,供水排水,喷浆等。产品应符合炭行业标准MT558.1-2005。矿井下聚乙烯管道外壁光滑平整,无气泡裂口,色泽均匀.

        材料

        质量损失/mg

        体积损失/mm3

        材料

        质量损失/mg

        体积损失/mm3

        PE100(HDPE)

        20

        21

        962

        123

        PE80(MDPE)

        22

        23

        聚丙烯

        163

        180

        1081

        138

        PVC-U

        332

        244

        密度

        1.12g/cm3

         

        断裂身长率

        ≥200%

        扁平

        压至内径重合无裂纹、无破坏

        落锤冲击试验

        1kg,2m落锤无裂缝、无破坏

        试验压力

        二倍使用压力无渗漏、无破坏

        冲击试验

        破碎率≤10%

        内、外表面电阻,Ω

        阻燃

        给排水

        ≤1×109

        有焰燃烧

        单根≤10s/6根合≤18s

        正压风、喷浆

        ≤1×108

        无焰燃烧

        单根≤60s/6根合≤120s

        负压风、抽放瓦斯

        ≤1×106

         

         

        适应温度

        -20℃-60℃

         

        使用寿命

        50~100年

        导热系数

        0.2w/mk

        水流性好

        流阻系数为钢管的1/5

        耐高压

        30kg/cm2~50kg/cm2

        价格合理

        同钢管相近

        重量

        为钢管的20~5%

         

         

        矿井下用聚乙烯抽放瓦斯管(PE-KW) 主要技术指标

        序号

        指标名称

        指标

         

        1

        液压试验,20℃,9.0MPa,100h

        无渗漏,无破坏

         

        2

        断裂伸长率,%

        ≥300

         

        3

        纵向回缩率

        ≤3%

         

        4

        氧化诱导期min

        ≥20

         

        5

        内、外表面电阻的算术平均值,Ω

        ≤1.0×106

         

        6

        酒精燃烧时间,S

        有焰燃烧

        单根≤10

        6根平均≤3

         

        无焰燃烧

        单根≤60

        6根平均≤20

         

        矿井下用聚乙烯压风管(PE-KF)主要技术指标

        序号

        指标名称

        指标

         

        1

        液压试验,20℃,9.0MPa,100h

        无渗漏,无破坏

         

        2

        断裂伸长率,%

        ≥300

         

        3

        纵向回缩率

        ≤3%

         

        4

        氧化诱导期min

        ≥20

         

        5

        内、外表面电阻的算术平均值,Ω

        正压风管≤1.0×108

        负压风管≤1.0×106

         

        6

        酒精燃烧时间,S

        有焰燃烧

        单根≤10

        6根平均≤3

         

         

        无焰燃烧

        单根≤60

        6根平均≤20

         

         

        矿井下用聚乙烯供、排水管(PE-KS)主要技术指标

        序号

        指标名称

        指标

         

        1

        液压试验,20℃,9.0MPa,100h

        无渗漏,无破坏

         

        2

        断裂伸长率,%

        ≥300

         

        3

        纵向回缩率

        ≤3%

         

        4

        氧化诱导期min

        ≥20

         

        5

        外表面电阻的算术平均值,Ω

        ≤1.0×109

         

        6

        酒精燃烧时间,S

        有焰燃烧

        单根≤10

        6根平均≤3

         

        无焰燃烧

        单根≤60

        6根平均≤20

         

        矿用管材的比较

        钢管

        安装注意事项

        公称直径(mm)

        熔接深度(mm)

        加热时间(秒)

        接插时间(秒)

        冷却时间(秒)

        63

        26

        24

        8

        6

        110

        35

        50

        10

        8


        矿用聚乙烯管材的特点

        阻燃、抗静电

        矿用聚乙烯管材是在HDPE中添加双抗母料而使矿用聚乙烯管材具有离开高温火焰自熄,不蔓延,不吸氧,适用于矿的阻燃、抗静电应用特性。

        轻质高强

        矿用聚乙烯管材密度仅为金属管的1/7,给安装带来极大方便,抗拉强度.>=8.34MPa

        耐腐蚀,使用寿命长

        矿用聚乙烯管材有较好的耐溶剂性,耐酸、碱、盐,不结垢,安全使用寿命长达50~100年。不用每年涂漆,防腐,节省费用。

        韧性好、耐冲击,良好的快速裂纹传递抵抗能力,防冻裂

        矿用聚乙烯管材在常温下有着较高的抗冲击性和韧性,符合MT558.1-1996标准。矿用聚乙烯管材管件优良的弹性使得管材截面可随冻胀的液体一起膨胀,防止胀裂。

        优良的耐磨性能和良好的耐刮痕能力

        采用10%金刚砂(过120目筛网砂砾/水)泥浆,做水喷试验,磨损结果如下表。同时矿用聚乙烯管材有着良好的耐刮痕能力。

        流通阻力小

        由于内壁光滑,煤矿用聚乙烯管材管内壁绝对粗糙度K不超过0.01mm,

        而新的钢管,球墨铸铁管K=0.06mm;金属管道运行20年,K值将增大5~10倍,而PEMG管K值不随时间变化,水利特性优异,流通体阻力小,可有效的降低给排水能耗。

        无毒、卫生,属绿色建材

        矿用聚乙烯管材的原料属聚烯烃,其分子仅由碳、氢元素组成,无毒性,卫生,性能可靠。矿用聚乙烯管材在原料生产、制品加工、使用及废弃全过程均不会对人体及环境造成不利影响,被称为绿色建材。

        对地下运动和端载荷的有效抵抗和系统挠性

        矿用聚乙烯管材管道系统由于抗拉强度高而具有足够的端载荷抵抗能力,管材的应力松弛特性可有效通过形变而消耗应力。因此在结合处和弯曲处,多数情况下不需要进行费用昂贵的锚定。

        矿用聚乙烯管材管道系统的连接安装方式简单、可靠、不泄露,采用同样材料制作关键,实现管材与管件的热熔、电热熔焊接,达到管材与管件寿命一致。

        矿用聚乙烯管材在管理中不易丢失。

        矿用聚乙烯管件、管材主要技术指标(MT558.1-1996)

        矿用聚乙烯管材的相关技术参数

        易腐蚀,寿命低:在水质好的情况下,寿命在10年左右;钢管在煤炭、矿山井下的大巷中服务年限为压风10年左右;水路7~8年,抽放5年;充填3年。

        密度大:给搬运与安装带来困难。

        不安全:撞击有火花是产生矿井瓦斯爆炸的主要原因之一。

        需要防腐处理:煤炭、矿山要经常对井下管材进行防腐处理,但只能对管材外表进行防腐处理,而不能对管材内进行防腐处理,管材内结垢和腐蚀严重。

        污染:在输送液态流通体时污染流通体。

        堵塞:在输送气体时,由于氧化脱层,易堵塞终端设备。

        导热系数高,易结露;安装复杂,浪费能源和资源。

        主要原材料:

        矿井下用PE塑料管材执行的标准是MT558.1-2005《煤矿井下用塑料管材第1部分:聚乙烯管材》。该标准规定,制造管材的原材料必须是PE100。

        (1)PE100的概念

        上表中的MRS的意义是PE材料在使用条件下,50年后材质的最小要求静液压强度。

        塑料材料与钢材的最大区别是钢材的静液压强度(也可理解为抗拉强度)随时间的增长而变化很小,而塑料的静液压强度则随时间的增长而有较大的变化,会逐渐降低,这就是通常所说的老化现象。

        由于管材要求的使用寿命很长,一般规定为50年,因此在设计管材的壁厚时,我们不能用塑料材料的现有强度进行计算,而必须采用其50年后的强度进行计算。那么PE等材料50年后的最小要求强度(MRS)是如何得出来的呢?这是通过10000小时试验来得到的。首先将试验的PE材料制成管材,取若干试样,置于恒温的液压试验装置中,每隔一定时间,取出一定数量的试验数据做出一条强度对应于时间的曲线。然后将曲线外推,至50年后强度。这种试验方法有97.5%的可信度,因此也叫“50年预测置信下限”。

        PE原料目前有数百种型号,用于制造不同的产品,有的是做膜的,有的是做包装材料的,这些PE材料的制品,在外观上与PE100是无差别的,甚至强度也不低,但它们的寿命是不一样的,就是随着时间的推移,材料速度的下降速度是不一样的。有的十几年,有的几年强度就很小了,会软化掉,生活中我们用的塑料盆,有的几年就脆化破裂了。其寿命主要决定于分子结构和PE原料中添加的抗氧剂,抗光老化剂等。

        另外不是每个厂家都能生产PE100原料的。PE100生产许可证是由国家质检总局对生产厂家的材料做时间长达一年的试验,合格后方能发证。

        如果管材生产所用原料不是PE100,而标准却按PE100管材壁厚去做,这种管材的寿命会很短的。

        (2)PE的韧性与阻燃性的关系

        普通PE的韧性是很好的,优于PVC管材。但大家得出的这一概念是基于普通PE管材而言。

        对于矿用管道来源,要阻燃和抗静电。

        对于抗静电来说,PE绝缘性都很好,表面电阻率可达1012-15Ω,需要抗静电剂来降低表面电阻至1*10^6Ω。PE是易燃材料,需添加大量的阻燃剂方可达到MT-181的阻燃标准,其抗冲性能会下降。因此目前一些矿用PE管材达不到阻燃标准,就是这个原因,不用或少用阻燃剂,降低了制造成本,还避免了管材过脆现象。


        价格问题

        PE原材料的制造,在世界上目前只有一条渠道,就是利用石油产口中的轻质油例如石脑油进行裂解,产生乙烯,再将乙烯聚合,产生不同牌子,不同规格的聚乙烯。因此,其价格与国际原油价格密切相关。

        制造煤矿井下用PE管材,需添加抗静电母料和阻燃母料,所谓母料,就是在PE原料中添加一定量抗静电剂或阻燃剂,或二者都有,混合后重新造粒,就叫母料,目前能生产母料的管材厂极少,因为母料生产的技术性很强,很多都是专利或专有技术,一般都是管材厂从母料厂家或经销商处购买。母料的价格一般是PE价再加5000元左右,例如PE14500元/斤,母料则约为19500元/斤,母料的添加料视母料中有效成份,多少和性能有关,一般为30-45份左右。现在假设PE100原料价为15000元/斤,母粒为20000元/斤,添加母粒份数为30份,那么1000公斤PE中,添加300公斤母料,价格总和为15000+20000×30%=21000元。总重量为1300kg,折合每吨16153元,再加上每吨加工费2000元(电费)每吨管材的成本就为18153元/吨。还未算生产厂的人员工资,设备折旧,营销费用等成本。

        现在有些PE矿用管材的销售价很低,低于上述原材料加电费的价格,唯一的可能就是使用价格低的非PE100原料。

        矿用聚乙烯管材、管件的热熔连接通过专用工具(热容器、电容器)有数秒或数十秒内即可完成。煤矿用聚乙烯管道的这种独特的热熔连接方式较溶剂粘结、弹性密封承插及其他机械连接方式成本低、速度快、操作简单、安全可靠,特别适用于直埋敷的安装场合,无需考虑在长期使用过程中连接是否会发生渗漏。

        管道连接使用热熔工具时,应遵守电器工具安全操作规程,注意防潮和脏物污染且避免烫伤。

        操作现场不得有明火,严禁对煤矿用聚乙烯管材进行明火烘弯。煤矿用聚乙烯管道不得作为拉攀、吊架等使用。详见煤矿用聚乙烯管道工程安装技术规程。


        管材连接安装

        1 、连接安装

        1.1 管材法兰连接

        a) 用防静电、阻燃 PE 料制作法兰根,法兰根与管体直接对焊在一起,法兰根配活套金属法 兰。

        b) 对管材直接进行翻边扩口形成法兰根,然后配上活套金属法兰。

        1.2 管子与管子的连接

        同普通管道的连接方式相同,法兰与法兰对接穿上螺栓即可,自己密封无需加设密封垫。

        2 、基本原则

        2.1 如果不进行填埋安装,一定要对管道予以固定(支墩、托架、吊架等) ,确保管道不会 在压力作用或水锤(气锤)作用下产生轴向窜动,以防止管路变形或是从法兰连接处拉坏。 因 PE 管材的刚度低于钢管,固定时还要防止管道在压力作用下发生摆动和挠曲。垂直安装 时, 两固定点之间的间距应不大于 2m 。 横向安装时, 两固定点之间的间距要求为: 对 Φ 110 ~ Φ 160 的管道,应≤ 1100mm ;对 Φ 160 ~ Φ 225 的管道,应≤ 1500mm 。

        2.2 管件安装原则

        管件弯头、 三通、异径处是流体发生变化较大的地方,会产生波动和冲击力,使管件处发生震动, 这些地方同时会承受流体压力所产生的推力, 一定要采用支推墩支架托架等予以固定。

        2.3.1 用水泥或砖支墩等固定,将管道或管件砌在墩中,类似阀门固定。

        2.3.2 采用支架托架吊架固定,在管道或管件上设置 U 型卡及其它类型管卡。为防止管卡 滑动, 管材与管卡间要放置橡胶垫, 然后用螺丝将管卡上紧, 以防止滑动。 然后将管卡通过 螺栓等与支墩、托架、吊绳等连接固定。

        3 、参考资料

        3.1 煤矿井下用管的施工,可参照排水施工规范( GJBT.381 ) 。

        3.2 关于支墩、托架和支架等强度的计算应参照给水管道方法施工规范。

        3.3 无法打支墩时,用支架代替。    

        3.4 有阀门的必须固定阀门体。


        管道维修

        1 、一般规定

        1.1 管道在施工验收及运行中发生管体漏水、破裂和接头渗漏等情况,应根据管道损坏程 度、部位及破坏原因确定修补方法。 

        1.2 管道在施工验收中进行维修时,宜采用停工修补;管道在运行中1.3 停工维修中的更换损坏的管材及管件按照施工敷设要求执行。

        1.4 因外部原因造成的管道破坏,在管道修复后还应采用相应措施消除各种外部原因。

        2 、停工维修

        2.1 管道管体破坏时应切除全部损坏的管段,接入相同长度的管体连接。

        2.2 管道弯头、 三通等管件损坏时应直接更换相同规格型号的管件, 连接处采用活套法兰。

        3 、不停工维修

        管身小孔, 环向、纵向裂缝可采用二合胶垫密封式管鞍(两个半圆的拼装式管箍) 用螺栓拧 紧密封。管鞍(管箍)一般用钢材制作,长度应比破口长度长 30cm 。

        六、 管材运输及贮存

        1 、管子和管件在运输、装卸和搬运时应轻拿轻放、排列整齐,避免油污。不得受到剧烈撞 击、尖锐物品碰撞,不得抛、摔、滚、拖。

        2 、管子和管件均应放在温度不超过 40 ℃有良好通风的库房或大棚内, 不得露天存放和在阳 光下曝晒,距热源不得小于 1m 。

        3 、管子应水平堆放在平整的地面上,支垫物宽度不得小于 75mm 。堆放高度,小管径不超 过 1.5m ,大管径不超过 3 层。

        4 、管件不得叠置过高,凡能立放的管件,均应逐层码放整齐,不能立放的亦应顺向,堆放 高度不宜过高,方便取用即可。

        5 、不同直径、不同壁厚的管子要分类堆放。

        6 、在存放运输和使用时必须远离火源,存放处应阴凉干燥、安全可靠、严禁明火。

        7 、管材从生产到使用之间的存放期超过两年时,使用时要对管材的物理力学性能重新进行 检测,合格后再使用。

        七、管道安装服务

        1 、可根据用户施工图纸,公司为用户设计和制造专用管道连接件;不能提供施工图纸的, 公司可应用户要求可派人去现场测量,为用户设计和制造专用管道连接件。 

        2 、公司可根据用户要求派人去用户施工现场指导施工和现场制作某些特殊管道连接件。

        3 、为节约费用或时间,用户可采用铸铁或钢制管件,通过法兰与管道连接。


        管道执行标准MT558.1-2005煤矿用聚乙烯管材

        所需配套检测设备:

        4.5扁平  电子万能试验机

        4.6液压试验 管材静液压试验机

        4.7拉伸强度和断裂伸长率 电子万能试验机

        4.8落锤冲击  落锤冲击试验机

        4.9表面电阻  电阻计

        4.10酒精喷灯燃烧 酒精喷灯装置


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